Synkronmotors arbetsprincip

Struktur och anspänning av synkrona motorer

Den synkrona motorn består av två huvudkomponenter: statorn (den stillastående delen) och rotorn (den roterande delen). Statorn spänns upp av en trefasväxelström, medan rotorn spänns upp av en likström.

Anspänningsprincip:
Anspänning refererar till processen att inducera magnetfält i både statorn och rotorn, vilket förvandlar dem till elektromagneter. Denna magnetiska koppling är nödvändig för att omvandla elektrisk energi till mekanisk rotation.

Generering av magnetfält i synkrona motorer

Tre-fasväxelströmförsörjningen inducerar alternerande nord- och sydpoler i statorn. Eftersom försörjningen är sinusformad, vänder dess vågpol (positiv/negativ) varje halvcykel, vilket gör att statorns nord- och sydpoler alternerar. Detta genererar ett roterande magnetfält i statorn.

Rotorns magnetfält etableras av en likströmförsörjning, vilket fastställer polariteten och skapar ett stationärt magnetfält—det vill säga dess nord- och sydpoler förblir konstanta.

Rotationshastigheten för statorns magnetfält kallas den synkrona hastigheten, som bestäms av försörjningsfrekvensen och antalet poler i motorn.

Interaktion mellan magnetpoler i synkrona motorer

När motsatta poler i statorn och rotorn är justerade, uppstår en attraktiv kraft mellan dem, vilket genererar ett motståndsmoment åt vänster. Momentet, som är det rotationsmässiga motsvarigheten till kraft, driver rotorn att följa statorns magnetpoler.

Efter varje halvcykel vänder statorns polpolaritet. Men roteringsinertian—dess tendens att motstå förändringar i rörelse—bevarar sin position. När likartade poler (nord-nord eller syd-syd) är justerade, skapar en avvisande kraft ett moment åt höger.

För att visualisera detta, överväg en 2-polig motor: i figuren nedan inducerar motsatta stator-rotorpoler (N-S eller S-N) attraktiva krafter, som visas.

Efter halvcykeln vänder polerna på statorn. Samma pol på statorn och rotorn står ansikte mot ansikte, och en avvisande kraft utvecklas mellan dem.

Det icke-enriktade momentet pulserar rotorn endast på en plats, och därför startar den synkrona motorn inte själv.

Startmekanism för synkrona motorer

För att initiera drift roteras rotorn först av en extern drivare, vilket justerar dess polaritet med statorns roterande magnetfält. När statorns och rotorns poler låses in, genereras ett enriktat moment, vilket drar rotorn att rotera vid den synkrona hastigheten för statorns fält.

När de är synkroniserade, kör motorn med en konstant hastighet som är lika med den synkrona hastigheten, vilken är fastställd av försörjningsfrekvensen och antalet poler.